Резину больше не тянут!
Валерий Штоляков, проф. МГУП им. Ивана Федорова
С целью обеспечения печатного процесса должны создаваться необходимые условия для силового взаимодействия краски с запечатываемым материалом. Опытным путем был установлен допустимый интервал давлений для разных способов печати, который обеспечивает стабильный переход краски на запечатываемый материал. При этом следует учитывать не только величину силового контакта, но и свойства краски, характер формы и запечатываемой поверхности. Оказалось, что в реальном печатном процессе нельзя создать абсолютное постоянство величины давления, поскольку материалы контактной зоны (офсетная покрышка, форма, бумага, подкладные листы) имеют некоторый разброс линейных размеров по толщине, влияющих на величину силового взаимодействия, что отражается на переходе краски, а следовательно, на оптической плотности оттиска.
Силовое взаимодействие в зонах контакта создается благодаря деформации декеля (нем. der Deckel — покрышка), представляющего собой упругую прокладку, которая вводится в печатный аппарат при печатании с жестких форм. В результате силового взаимодействия цилиндров печатного аппарата под натиском декель сжимается, обеспечивая необходимое давление в зоне контакта цилиндров. В типографском печатном станке И. Гутенберга в качестве декеля использовали войлочное покрытие, которое накладывалось на лист бумаги перед тем, как вводить талер с печатной формой под прижимную плиту — тимпан.
В офсетном печатном аппарате функцию декеля выполняет закрепляемое на поверхности офсетного цилиндра офсетное полотно, с помощью которого регулируется величина силового нагружения как по всей зоне печатного контакта, так и локально на ее отдельных участках. В результате нагружения офсетного полотна в нем возникают внутренние напряжения, зависящие от его жесткости и величины деформации. Офсетное полотно условно можно сравнить с пружиной сжатия, которая в напряженном состоянии является источником механической энергии и способна практически мгновенно восстановиться после снятия нагрузки.
Современные офсетные материалы представляют собой многослойную конструкцию в виде чередующихся тканевых слоев, между которыми размещаются сжимаемая полимерная композиция. Тканевая прослойка выполнена из нитей, которые сплетаются под прямым углом друг к другу, что обеспечивает ее большую прочность. Основу прослойки составляют нити, направление которых должно совпадать с окружностью цилиндра, а нити поперечного направления (уток) располагаются вдоль его образующей. Подобная ориентация офсетного полотна обеспечивает его меньшую деформацию при натяжении, так как ткань меньше растягивается в направлении основы. Между слоями внутри полимерных слоев располагаются закрытые воздушные системы в виде микрокапсул (рис. 1). Наличие подобных закрытых микросфер обеспечивает хорошую компрессию и способность практически мгновенно восстанавливаться после снятия нагрузки (эффект «квик релиз»). На российском рынке получили распространение трехслойные офсетные полотна толщиной 1,681,7 мм, предназначенные для газетных и книжножурнальных печатных машин, и четырехслойные толщиной 1,951,96 мм — для листовых офсетных машин.
Рис. 1. Структура компрессионного офсетного полотна
Для получения качественного оттиска в печатном аппарате необходимо использовать жесткие калиброванные офсетные покрышки, обладающие хорошей компрессией и способностью практически мгновенно восстанавливаться после снятия нагрузки. Применение жестких декелей обеспечивает высокое качество печатной продукции. Это объясняется тем, что мягкие офсетные покрышки при продольном сжатии имеют большую деформацию (λм > 0,18 мм), по сравнению с жестким декелем (λж ≈ 0,13 мм), в результате чего радиус офсетного цилиндра в зоне максимального сжатия отличается от радиуса формного цилиндра. Возникающая разница окружных скоростей офсетной покрышки и формного цилиндра при прохождении контактной зоны может вызвать графические искажения на оттиске в результате проскальзывания декеля относительно формы.
Исследование поведения офсетных материалов при их нагружении показало, что для них характерны три вида деформации. Было установлено, что относительная величина деформации декеля ξ вычисляется по следующей формуле:
ξ = ξу + ξву + ξпл,
где ξу — упругая деформация, возникающая и исчезающая практически мгновенно, ξву — вязкоупругая деформация, являющаяся, как и упругая деформация, обратимой, но с некоторым запаздыванием во времени, и ξпл — пластическая (остаточная) деформация. Ориентировочное долевое участие каждого вида деформации в современных офсетных материалах выражается следующим соотношением: упругая деформация — 75%, вязкоупругая — 15%, остальные 10% — пластическая деформация. Высокая доля упругой деформации и незначительная часть пластической деформации гарантируют быструю приработку офсетной пластины, длительный ресурс ее работы и устойчивость к ударным нагрузкам.
В реальных условиях работы офсетного печатного аппарата наблюдается исключительно сложное поведение декеля, поскольку на его деформацию влияют скорость нагружения, температурные условия, способы приложения нагрузки, режим увлажнения, характер привода цилиндров и многие другие факторы. Доля пластической деформации ξξпл, представляющая собой переменную во времени величину, ограничивает срок эксплуатации офсетного полотна, поэтому по истечении некоторого времени оно теряет свою работоспособность. «Жизненный цикл» офсетного полотна составляет в среднем три месяца при эксплуатационной скорости газетной рулонной машины 40 000 об./ч, что соответствует 1315 млн оборотов печатной пары.
Рис. 2. Механизм крепления и натяжения офсетного полотна в листовых машинах
В печатном аппарате офсетный цилиндр играет роль промежуточной поверхности для организации переноса красочного изображения с формного цилиндра на запечатываемую поверхность. Его внешняя поверхность занижена относительно контактных колец примерно на 3 мм и защищена антикоррозионным покрытием. Рабочая часть цилиндра покрыта офсетным полотном, которое совместно с подкладным материалом должно равномерно обтягивать его периферии с помощью специальных натяжных механизмов, имеющих некоторые конструктивные различия офсетного цилиндра для листовой и рулонной машины. Разница есть также в размерах нерабочей зоны (выемки) офсетных цилиндров, которая в листовой машине занимает около 15% длины окружности цилиндра (рис. 2), а в рулонной офсетной машине выполнена в виде щели размером около 9 мм (рис. 3).
Рис. 3. Механизм крепления офсетного полотна в рулонных машинах
При установке нового офсетного полотна необходимо соблюдать некоторые требования по режиму его натяжения. Для обеспечения равномерного прилегания офсетного полотна к телу цилиндра следует натягивать его с погонным усилием не более 200 н/см. Не рекомендуется растягивать полотно больше чем на 1% по отношению к его первоначальной длине, поскольку это может привести к разрыву внутренних связей.
Для релаксации напряжений необходимо произвести обкатку цилиндров над натиском в холостом режиме в течение 1000 оборотов. Значительную роль в улучшении печатнотехнических свойств офсетного полотна играет шероховатость его рабочей поверхности, которая выполняется из каучука с величиной шероховатости в пределах 0,91,2 мкм. Это способствует улучшению условий вывода оттиска из печатной зоны, снижению вероятности выщипывания бумаги и искажения растровой точки.
Известно, что силовое нагружение цилиндров печатного аппарата соответствует периоду взаимодействия их рабочих поверхностей, после чего в момент контакта выемок происходит снятие давления. Подобное циклическое нарушение силового контакта цилиндров может вызывать изгибные колебания и «раскачивание» цилиндров, а также раскрытие боковых зазоров шестерен привода. Негативные явления в еще большей степени проявляются при взаимодействии выемок пары офсетных цилиндров в рулонной машине (вариант «резина к резине»), когда изза ослабления печатного контакта возможно продергивание бумажной ленты.
Рис. 4. Вариант конструкции замков для крепления комбинированного офсетного полотна и формной пластины
Поэтому для обеспечения стабильной работы печатного аппарата офсетной рулонной машины необходимо уменьшить размер выемки офсетного цилиндра, что делает возможным сокращение рабочей поверхности цилиндров и, как следствие, экономию бумаги. С этой целью предлагается использовать комбинированное офсетное полотно, которое выполняется как единое целое с металлической пластиной. Его суммарная толщина вместе со стальной основой без подкладного материала составляет 1,75 мм. При использовании комбинированного офсетного полотна в газетном производстве рекомендован подкладной материал толщиной до 0,2 мм. Применение комбинированного офсетного полотна существенно сокращает время на обслуживание печатного аппарата. Во время установки комбинированного офсетного полотна кромки стальной пластины заводятся в узкую щель и фиксируются на офсетном цилиндре 2 по аналогии с креплением формной пластины на формном цилиндре 1. Подобный механизм крепления офсетного полотна позволяет оперативно осуществлять его замену. Он удобен в управлении и не требует контроля натяжения и предварительной обкатки, а размер щели на поверхности цилиндра, по сравнению с традиционным вариантом, уменьшается до 4 мм (рис. 4). Сокращение размеров выемки офсетного цилиндра позволило уменьшить, например, в книжножурнальных машинах Compacta 215/217 длину развертки формного цилиндра, что дает экономию 10 мм бумаги на каждом оттиске. В условиях современных рыночных отношений это очень существенно, поскольку затраты на бумагу сегодня составляют около 70% от стоимости заказа.
Надежная эксплуатация рулонной печатной машины требует также установки офсетной покрышки одного типа во всех печатных аппаратах с соблюдением рекомендуемого соотношения диаметров цилиндров и строгого соблюдения режима смывки офсетных полотен. Изза ограниченного ресурса работоспособности офсетного полотна необходимо следить за его заменой. С тем чтобы исключить влияние человеческого фактора, в рулонных машинах при установке нового офсетного полотна предусмотрена функция включения обратного отсчета времени (опция). По мере окончания срока «жизненного цикла» полотна на экране монитора высвечивается предупреждение для печатника об истечении срока его годности. Если печатник не реагирует на это предупреждение, машина через некоторое время останавливается.